西北干旱地区农业健康用水量计算模型研究

为明确灌溉模式对不同群体小麦光合特性的调控机制,在大田条件下设置了不灌水(W0)、灌1水(W1j,拔节期灌水;W1b,孕穗期灌水)、灌2水(W2,拔节期和孕穗期灌水)、灌3水(W3,拔节期、孕穗期和灌浆期灌水)5种灌溉模式和基本苗180株.m?2(D1)、300株.m?2(D2)和450株.m?2(D3)3种密度的二因素试验,研究了灌溉模式对不同群体小麦光合特性的影响。结果表明:灌溉明显改善了群体光合速率。在一定灌溉总量范围内,灌溉次数与群体光合速率呈抛物线型关系。较多的灌溉次数下群体光合速率的提高归因于LAI增大和群体光截获的增加。群体光合速率与冠层透光率呈极显著的负相关,灌浆期群体光合速率与花后干物质积累量和产量呈极显著的正相关。主效应及偏相关分析表明:W0、W1j、W1b、W3群体光合速率主要受群体透光率和叶面积的影响,W2群体光合速率的提高主要受旗叶净光合速率的影响。综合产量和群体光合速率等因素,春季灌2水(拔节水和孕穗水)的小麦群体上层截获光较多,中下层通风透光良好,群体光合同化能力最强,花后干物质积累量和产量最高;在此基础上采取密度为300株.m?2基本苗能够提高生育后期的群体光合速率,延长其高值持续时间,增加小麦籽粒产量。     

不同生育期水分亏缺耦合施氮量对花生光合特性和品质的影响

为探究不同生育期水分亏缺和施氮量对花生光合特性、产量及品质的影响,于2020和2021年设置测坑裂区试验,研究充分灌溉(I_F,灌水下限为田间持水率的70%～75%)和调亏灌溉(I_RD,花针期和饱果期控水下限均为田间持水量的55%～60%)下,施氮量(0(N₀)、50(N₅₀)、100(N₁₀₀))kg/hm²)对花生光合速率、蒸腾速率、产量及品质的影响。研究结果表明,与充分灌溉相比,花针期调亏灌溉降低了花生叶片光合速率和蒸腾速率;结荚期复水后,由于补偿效应,调亏灌溉处理的光合速率和蒸腾速率均高于充分灌溉。调亏灌溉耦合100kg/hm²氮肥处理(I_RDN₁₀₀)显著提高了花针期和结荚期的光合速率和蒸腾速率(P<0.05),且花生产量最高,较传统水氮处理(I_FN₁₀₀)2 a平均提高了13.4%(P<0.05)。与传统水氮处理相比,I     

水肥耦合对滴灌矮化密植大枣生理变化及产量影响

为探究哈密地区矮化密植大枣在滴灌条件下水肥耦合对其生理变化及产量品质的影响,本研究连续3年利用全自动便携式光合仪对滴灌矮化密植大枣各生育期的气孔导度、光合速率、蒸腾速率等生理指标进行监测。结果表明,滴灌条件下,在相同灌水量下,施肥量对蒸腾速率的促进作用不明显;在相同施肥量下,增加灌水量均可有效促进蒸腾速率。灌水量为900 mm时,增加施肥量可有效提高光合速率,当施肥量增加到1 500 kg·hm~(-2)时,继续增加施肥量会抑制光合速率,产生拮抗效应。灌溉定额为900 mm,施肥量为1 500 kg·hm~(-2)时,光合速率和产量均达到最大值,比低水高肥和低肥高水处理增产31%、24%、27%和1.9%、0.3%、0.7%。在此灌溉制度下,水肥效率和大枣经济效益均达到最大。本研究结果为哈密滴灌矮化密植大枣的水肥管理提供了科学依据。     

不同灌溉方式下甘蔗光合特性

光合作用是植物干物质积累的重要过程,作物产量主要通过光合作用实现。为比较不同灌溉模式下甘蔗光合特性差异,探明其主要影响因素,以柳城05-136号为试验甘蔗品种,于2015年3月-12月在广西崇左市江州区试验基地开展6种灌溉模式甘蔗净光合速率及主要环境因子的田间观测。结果表明:地埋滴灌甘蔗净光合速率最高,平均值为29.23μmol/m2·s,无灌溉最低,为18.53μmol/m2·s,地埋滴灌分别比无灌溉、管灌、喷灌、微喷和地表滴灌高57.74%、23.54%、12.68%、9.68%和2.56%,灌溉能显著提高甘蔗的光合速率(P0.05)。通径分析结果显示,土壤含水率、空气温度和土壤肥力是影响甘蔗净光合速率的主要环境因子,但各灌溉模式之间主要影响因子存在差异,无灌溉和地埋滴灌土壤肥力的影响较为显著,地表滴灌则是土壤含水率和速效氮的影响较为显著,管灌模式主要影响因子为土壤速效钾和空气温度,而喷灌和微喷模式的主要影响因子均为土壤含水率和空气温度。采用地埋滴灌模式更有利于研究区域甘蔗净光合速率的提升,此外,针对不同灌溉模式的主要影响因子进行合理调控可有效提高甘蔗净光合速率,从而提高甘蔗产量。     

干湿交替灌溉与氮肥形态耦合对水稻光合特性及氮素利用的影响

  【目的】  探讨干湿交替灌溉与氮肥形态对水稻光合特性及氮肥利用的影响。  【方法】  以徐稻3号为材料,在防雨棚内按处理数量构建9 m × 1.5 m × 0.4 m水泥池,用于2因素3水平完全区组试验。因素1为灌溉方式:浅水层灌溉 (0 kPa,CK)、轻度干湿交替灌溉 (?20 kPa)、重度干湿交替灌溉 (?40 kPa)。因素2为氮素形态:100%NH₄+-N (NH)、50%NH₄+-N+50%NO₃–-N (1/2NH+1/2NN)、100%NO₃–-N (NN)。在水稻分蘖盛期、幼穗分化始期、抽穗期和成熟期取植株样品,测定水稻根系氮代谢酶活性、叶片光合荧光特性及植株各部位氮素含量。  【结果】  在相同氮肥形态下,轻度干湿交替灌溉根系硝酸还原酶 (NR)、谷氨酰胺合成酶 (GS)、谷氨酸合成酶 (GOGAT)、谷氨酸脱氢酶 (GDH) 活性与浅水对照相比分别增加6.4%～80.4%、8.1%～85.9%、5.1%～61.8%与13.4%～94.0%;叶片光合速率及最大光化学效率得到提升;水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率明显提高,重度干湿交替灌溉则抑制根系NR、GS、GOGAT及GDH活性,降低叶片光合速率及最大光化学效率,最终导致水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率显著降低 (P < 0.05)。在浅水对照下,NH处理可改善根系氮代谢酶活性,提高叶片光合速率及最大光化学效率,有利于水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率的提升。干湿交替灌溉下,铵硝混合处理提高了根系氮代谢酶活性,增加了叶片光合速率及最大光化学效率,提高了水稻产量、光合氮素利用率及氮肥农学效率。相关分析表明,根系GS、GOGAT及GDH活性及叶片光合速率、最大光化学效率与氮素农学效率呈显著 (P < 0.05) 或极显著 (P < 0.01) 的正相关关系,而非光化学猝灭系数则与氮肥吸收利用率呈显著的负相关关系 (P < 0.05)。  【结论】  水稻生长期一直保持浅水层时,供应100%铵态氮可以充分发挥水肥的耦合效应,促进根系氮代谢酶活性,提高叶片的光合速率及最大光化学效率,有利于水稻的高产及氮高效利用。轻度干湿交替灌溉则以施用50%铵态氮和50%硝态氮混合氮肥最佳。     

干湿交替灌溉与施氮量对水稻叶片光合性状的耦合效应

【目的】探讨干湿交替灌溉与施氮量耦合对水稻光合性状及其效应的影响,从光合源及光合质方面阐明不同水氮组合处理在光合性状上的差异。【方法】以新稻20为材料进行土培试验,设置浅水层灌溉 (0 kPa)、轻度干湿交替灌溉 (–20 kPa) 和重度干湿交替灌溉 (–40 kPa) 3种灌溉方式及不施氮 (N0)、中氮 (MN, 240 kg/hm2) 和高氮 (HN, 360 kg/hm2) 3种氮水平,研究不同水氮耦合处理对水稻产量、叶片叶绿素含量、叶面积指数、叶片氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的影响。【结果】灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,轻度干湿交替灌溉增加了主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,提高抽穗后群体叶面积指数,且与MN耦合后产量最高,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度干湿交替灌溉则显著降低主要生育期叶片叶绿素含量、叶片氮含量、叶面积指数、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率;在同一灌溉方式下,中氮处理提高叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数提高,重施氮肥反而降低叶片光合及荧光效率。水稻叶片叶面积指数、光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ潜在活力及最大光化学效率与产量均呈显著或极显著的正相关关系。水稻主要生育期光合性状指标的供氮效应均为正效应,轻度干湿交替灌溉下主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的供水效应及耦合效应均为正效应,而重度干湿交替灌溉的控水及耦合效应则为负效应。【结论】轻度干湿交替灌溉耦合中氮处理水稻叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率提高,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数形成,表明通过适宜的肥水调控发挥水氮耦合效应,可以创造良好的光合性状,提高水稻光合生产能力,从而促进水稻高产。     

水肥耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响

为研究大棚膜下滴灌灌溉上限与施肥量耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响,以金鹏1号番茄为试材,按照二元二次正交旋转组合设计原理,建立了光合与产量指标的数学模型,分析了水肥两因子的耦合效应。试验结果表明,所建模型达到显著水平;水对光合的影响大于肥,对产量的影响小于肥,水肥对光合和产量的耦合分别存在显著的负效应和正效应;光合速率随灌溉上限的上升表现出明显的上升趋势,超过一定范围后开始下降;不论灌溉上限高低,光合速率均随施肥量的增加表现出先降低后升高的趋势,变化趋势缓慢;番茄的产量随灌溉上限和施肥定额的增加而显著增加,超过一定范围后产量逐渐降低。得出合理的灌溉施肥指标:灌溉下限为田间持水量的50%,灌溉上限为田间持水量的80%~82%,施肥N 313.75~439.75 kg/hm2、P2O5156.55~219.19 kg/hm2、K2O 313.75~439.75 kg/hm2。此时,番茄的产量达到124 t/hm2、水分利用效率达到43.2 kg/m3。     

土壤湿度对冬小麦光合速率的影响

本文通过盆栽及大田试验,对冬小麦开花灌浆期不同土壤湿度的小麦叶片光合速率测定得出:(1)土壤湿度在田间持水量的70%-85%时小麦光合速率最高,光合对土壤湿度的反应低湿较高湿更敏感;(2)土壤干旱可使小麦光合午休加重,适当灌溉可减小光合速率中午降低的程度;(3)土壤干旱后灌水,可明显提高小麦光合速率,以适宜土壤湿度下限时灌水效果最好.     

扁桃-冬小麦间作系统树冠截光程度对小麦产量和灌浆期光合特性的影响

为探明果粮间作模式下树冠遮阴对间作冬小麦灌浆期光合特性和产量的影响,为新疆南疆果粮间作模式的选择和优化提供理论依据,本研究以扁桃-冬小麦间作模式为研究对象,设置重度遮阴和轻度遮阴2个处理,以单作小麦为对照,对间作区域光合有效辐射(PAR)、小麦产量及灌浆期叶片光合色素和可溶性蛋白含量、光响应曲线、荧光动力学参数、群体光合速率进行测定。结果表明:间作区域遮阴程度受树冠结构和间作区域距树体距离共同影响,主干分层形扁桃(重度遮阴)近冠和远冠间作区域小麦灌浆期PAR日均值为自然光强的18.61%和25.90%,小冠圆头形扁桃(轻度遮阴)对应值为56.00%和64.53%。与扁桃间作导致小麦旗叶Chla+b含量和Chla/b比值降低; PAR日均值≤56.00%自然光时,小麦旗叶可溶性蛋白质含量显著降低; PAR日均值≤25.90%自然光时,旗叶光系统Ⅱ的实际光合效率(ΦSPⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、最大净光合速率(P_(max))及群体光合速率日均值均显著降低; PAR日均值≥64.53%自然光时小麦群体光合速率存在明显的补偿现象。综上,扁桃-冬小麦间作模式下,小麦光合能力及产量与遮阴程度密切相关,重度遮阴导致小麦单叶和群体光合能力及产量显著降低;轻度遮阴条件下,小麦旗叶光合能力无显著变化,群体光合速率存在明显的补偿现象,对产量无显著影响。     

水氮供应对棉花花铃期净光合速率及产量的调控效应

为揭示水氮供应对黑河中游边缘绿洲沙地农田棉花光合特性和产量的调控效应,采用3种灌溉水平和5种氮素水平的田间试验,研究水氮供应对花铃期棉花净光合速率及产量的影响。结果表明,在施N 0～300 kg/hm2范围内,棉花花铃期日均净光合速率和蒸腾速率均随施氮量增加而增加,超过N 300 kg/hm2时略有下降。施N 150、225、300和375 kg/hm2较不施氮处理籽棉产量分别增加33.9%、45.8%、50.9%和49.2%;灌溉水生产力分别提高33.3%、45.8%、50%和50%。3个灌溉处理间籽棉产量差异不显著,灌溉水生产力依I1（10800 m3/hm2）、I2（9450 m3/hm2）、I3（8100 m3/hm2）顺序递增。棉花花铃期净光合速率与籽棉产量、秸秆生物量、单株铃数、铃重和籽指间均存在极显著正相关关系。在黑河中游边缘绿洲沙地农田,施N 300 kg/hm2能够促进棉花花铃期净光合速率,有利于籽棉产量和水生产力的提高;与当地采用的10800 m3/hm2灌溉量相比,降低灌溉量至8100 m3/hm2不降低籽棉产量,使灌溉水的生产力提高27.5%。     

交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响

以玉米为试验材料,通过大田灌水技术和灌溉制度试验对交替隔沟灌溉水分入渗规律及其对作物水分利用的影响进行了研究。结果表明,交替隔沟灌溉与常规灌溉相比,水分的侧向入渗比较明显,由于其湿润锋到达深度小于常规灌溉,因此,交替隔沟灌溉可以减少土壤水分的深层渗漏;交替隔沟灌溉不降低光合速率而蒸腾速率有所下降,并有利于提高蒸腾效率;在同等灌水量水平下,交替隔沟灌溉因为其低蒸腾和较高产量总水分利用率和灌溉水利用效率均高于常规灌溉;在同等灌水量水平下,采用交替隔沟灌溉不降低玉米产量;收获等产量的玉米,交替隔沟灌溉比常规灌溉省水33.3%。     

河套灌区玉米光合特征及产量对全膜覆盖下不同滴灌量的响应

通过大田试验,探讨了全膜覆盖下不同滴灌量对河套灌区玉米关键生育期光合特征、产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)除拔节期外,高、中滴灌量处理下玉米叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs均显著高于低滴灌量处理(P0.05),而高滴灌量与中滴灌量处理之间无显著差异;(2)低滴灌量处理下的玉米叶片光合水分利用效率WUE在其他生育时期均显著高于高滴灌量处理(P0.05),并且高滴灌量处理下玉米光合水分利用效率在拔节期显著高于其他生育时期;(3)不同滴灌量下,玉米叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs及胞间CO2浓度Ci在不同生育时期均具有明显的光合日变化特征。高、中滴灌量处理下各光合参数的日变化幅度、峰高、峰值出现时间与低滴灌量相比均存在显著差异;(4)高、中滴灌量处理下玉米存果率、穗粒数、千粒重和产量均显著高于低滴灌量处理(P0.05),但相对中滴灌量而言,高滴灌量处理对玉米果穗性状和产量的影响不显著。因此,合理的膜下滴灌量可以有效提高作物光合能力,有利于干物质的积累,改善作物果穗性状和产量,同时提高光合水分利用效率,对河套灌区节水灌溉、控盐和增产目标具有指导意义。     

不同水氮条件下冬小麦生育期NDVI和光合速率的变化

在不同水氮条件下,分析了冬小麦生育期归一化植被指数(Normalized difference vegetable index:NDVI)和光合速率的变化及两者和籽粒产量的关系,结果表明:(1)灌水对拔节期与孕穗期的NDVI值以及扬花期与灌浆期的光合速率有显著影响(p<0.05);起身水+孕穗水+灌浆水处理(I3)的孕穗期NDVI值和灌浆期光合速率平均比起身水处理(I1)分别显著增高6.7%和8.0%,起身水+扬花水处理(I2)的扬花期光合速率平均比起身水处理(I1)显著增高5.5%。(2)施氮对NDVI值和光合速率的影响均达到极显著水平;0～270 kg/hm2范围内,增加施氮能显著提高拔节期NDVI值以及灌浆期光合速率,但随着生育期的推进,增加施氮对NDVI值的提高作用逐渐下降。(3)拔节期NDVI值和光合速率与冬小麦籽粒产量相关性最高,相关系数分别达到0.968和0.864。     

水氮条件对温室黄瓜光合日变化及产量的影响

为研究温室内主要环境因子变化规律和黄瓜叶片光合日变化特征及其与产量的关系,在华北平原日光温室内设置了习惯和减量2个灌水处理,每个灌水处理下设3个施氮水平,共6个处理组合。结果表明：温室条件下光合有效辐射、温度、湿度等环境因子日变化均为单峰曲线;不同水氮条件下叶片净光合速率、气孔导度日变化曲线均呈双峰型,光合“午休”现象明显,气孔因素是主要限制因子;温室黄瓜光合速率与产量间呈二次曲线关系;适量的减水、减氮,黄瓜净光合速率下降不显著,而叶片瞬时水分利用效率则明显提高。当季的黄瓜以灌水5190 m3/hm2,施氮600 kg/hm2时（W2N40）具有较高的产量,这与习惯水氮处理相比,可增产4.21%。综合分析,优化的水氮处理（W2N40）不仅具有较高的净光合速率,瞬时水分利用效率,而且黄瓜产量高,是一种较为合理的水肥管理方式。     

不同滴灌水量对干旱荒漠区酿酒葡萄光合及产量的影响

在甘肃河西走廊干旱荒漠区研究了覆膜与不覆膜条件下不同滴灌水量对酿酒葡萄生长、光合特征及产量的影响。结果表明: 在不同滴灌水量下, 葡萄新梢长、二次新梢长和主蔓基部直径均随滴灌水量的增加而增大, 且覆膜处理下, 滴灌水量低于不覆膜处理时, 上述3项指标等于或略大于不覆膜处理, 说明覆膜有利于葡萄生长。不同滴灌水量下, 葡萄净光合速率和蒸腾速率、气孔导度的日变化规律相近, 均总体呈下降趋势, 而胞间CO₂浓度呈降低?升高趋势; 滴灌水量为240 mm和300 mm覆膜处理(T1和T2)的光合指标值低于灌水量为360 mm和420 mm的覆膜处理(T3和T4)和滴灌水量为360 mm的不覆膜CK处理。T1处理的水分利用效率高于T2、T3、T4和CK处理。回归分析表明, 不同滴灌水量下, 葡萄的胞间CO₂浓度与土壤水分相关性最高, 气孔导度次之, 净光合速率和蒸腾速率较低。对不同处理下葡萄产量和品质的研究结果表明, 覆膜各处理的葡萄产量高于不覆膜的CK处理, 且含糖量以不覆膜的CK处理最高, 灌水量最低(240 mm)的覆膜T1处理次之。T1处理是实现葡萄高品质、产量和水分利用效率的最优组合。     

潮土区灌浆水和施磷对冬小麦光合作用和产量的影响

利用防雨微区试验,研究了灌浆水和施磷对缺磷潮土区冬小麦灌浆期光合速率、荧光动力学参数、灌浆过程和产量等的影响。结果表明,全生育期不灌水,灌浆期冬小麦光合作用将受到气孔胁迫,光合速率下降,但水分利用效率提高;灌浆水提高小麦的光合速率和表观量子效率,在同样土壤水分条件下,小麦的光合速率和表观量子效率随施磷量的增加而提高。灌水处理小麦的PSⅡ、Fv/Fm较大,NPQ较小。水、磷都能促进小麦灌浆,提高小麦千粒重,其中磷的作用尤其重要。施磷水平越高,灌浆强度越大,灌浆水对子粒灌浆促进作用也越大。施磷处理的株高、穗长、穗粒数较大,成穗数提高,最终产量受施磷水平影响更为明显。经济系数有随供水和施磷水平提高而降低的趋势。从节水角度,在潮土区,施足磷肥有重要意义。     

调亏灌溉对冬小麦生理机制及水分利用效率的影响

在人工控制试验条件下，采用子母盆栽土培法，以冬小麦为试验材料进行了调亏灌溉试验研究。结果表明，适时适度的水分调亏显著抑制蒸腾速率，而光合速率下降不明显，复水后光合速率又具有超补偿效应，光合产物具有超补偿积累，且有利于向籽粒运转与分配；抑制营养生长，促进生殖生长。冬小麦调亏灌溉的适宜时段为三叶—返青，调亏度为40%～60%田间持水率(θ_F)，历时约55 d；平均比对照增产0.88%～8.25%，节水12.80～18.55%，水分利用效率提高15.96%～32.98%。